毫无疑问，夸克――组成质子、中子以及世间万物的基本粒子――有着一个奇怪而又迷人的名字；而发现夸克的默里·盖尔曼(Murray Gell－Mann，下图)犹如深爱物理学一样深爱着这个名字。在先后就读于耶鲁大学和麻省理工学院之后，21岁的盖尔曼在普林斯顿高等研究院开始了他的博士后工作，之后，他又去了芝加哥大学和加州理工学院。正是在那里，盖尔曼奠定了我们对物质基本组成认识的基础。他以八重法写下了亚原子物理的蓝图，让人们重新认识了难以理解的粒子物理世界，而这一工作为盖尔曼赢得了1969年的诺贝尔物理学奖。

 

　　1984年，盖尔曼在坐落于美国新墨西哥州的圣塔菲研究所开始了交叉科学的研究。不久前，《发现》杂志专程前往在圣塔菲研究所，就粒子的碰撞、夸克的发现，以及与费曼之间的分歧等话题向盖尔曼进行了提问。

　　问：你以发现夸克这种组成我们宇宙的基本粒子而被广为人知。但是多年来你的同事中仍有许多不相信夸克的存在。这是为什么？

 

　　答：你无法直接看到夸克。它具有一些不寻常的性质，这就是为什么人们一开始就很难相信它存在的缘故。同时，还有很多人认为我疯了。因为夸克永远被禁闭在中子和质子中，你无法单独把它提取出来研究。因此从这个意义上讲，它确实有点特殊。

 

　　问：对于一个普通人而言应该如何来想象夸克？

 

　　答：在经典物理学中，你可以把夸克想象成点；而在量子力学中，夸克就不再是一个点了，它具有很大的“弹性”。有时它表现的会像是一个点，有时它又会弥散开，有时甚至它还会像波。

 

　　问：当粒子在对撞机中相互碰撞时会是什么样子？它们不会像桌球那样碰撞吗？

 

　　答：这取决于物理条件。在非常高能的情况下，两个碰撞的粒子之间不会发生反弹；相反，它们的碰撞会产生大量的粒子。你会看到大量往各个方向飞散的粒子，这可能和现实更接近一点。

 

　　问：那么有多少种基本粒子？

 

　　答：我们的标准模型是基于大约60种粒子，也许还有更多。目前我们探测到的都是能量较低的粒子。

 

　　问：上个世纪60、70年代是粒子物理学的全盛时期，发现了许多亚原子粒子――其中不仅仅是基本粒子。你能谈谈是什么引导你发现了夸克？

 

　　答：这对于我来说非常具有戏剧性。我当时已经花了几年的时间在研究参与强相互作用的粒子的属性。正是强相互作用束缚住了原子核中的粒子。强相互作用粒子包括了重子和质子，这两种是最常见的。但是在粒子加速器中，当质子之间发生碰撞时发现了几十、几百个其他的粒子。这对于我来说，意味着中子和质子具有很多很多的能级。

 

　　问：这些粒子和质子以及中子很相似，但是通常并不存在于自然界，对吗？

 

　　答：它们是由加速器中粒子碰撞产生的，而且会在很短的时间内衰变。在非常短的时间里，它们就会变成其他东西。我曾经预言，Ω超子会衰变成一个中性π介子和≡超子，之后中性π介子又会衰变成光子，≡超子会衰变成负π介子和一个Λ超子。最后，Λ超子会衰变成一个负π介子和一个质子。尽管太阳内部具有非常高的温度，即便如此也不足以产生这些粒子。

 

　　问：这些特殊的粒子还存在于物理实验以外的地方吗？

 

　　答：它们不仅存在于宇宙大爆炸后不久那段极高温的时期，而且它们还出现在宇宙线中。宇宙线绝大部分是质子，但是它们会撞击地球大气中的原子核，进而产生这些稀有的粒子。

 

　　问：但是当你在1964年预言夸克的时候，你意识到它并不仅仅是另一种普通的粒子。是吗？

 

　　答：是的。看着已知的粒子和实验数据，很显然中子和质子是由3种分数电荷的粒子组成的，我把它们称为夸克。直到那时，所有已知粒子的电荷都是质子的整数倍。夸克永远被禁闭在中子和质子中，因此你无法把它拿出来单独研究。于是中子和质子不再是基本粒子。

 

　　问：随着时间的流逝，物理学家发现了越来越多的粒子。粒子的数量会是无穷大吗？

 

　　答：所有的理论物理学家都喜欢“简单”。在基本物理学中“简单”一直是一个可靠的向导。但是对于已命名的粒子数量来说，这一条似乎并不起作用。这可能是由于表达简单的理论造成的。这些粒子的数量可能会一直增长下去，但是我们只能在实验中探测那些低能的粒子。

 

　　问：现在科学家寄希望在大型强子对撞机(LHC)实验中找到另一些被预言的粒子。你认为这会为我们澄清一些事情吗？

 

　　答：这里还有另一种可能性，那就是发现了一些意料之外的现象。如果他们发现了一些全新的、无法解释的东西，这在让我们失望的同时又会非常兴奋。

 

　　问：当你还是一个小孩时就被认为是数学神童，但是数学并不是你唯一的兴趣，是吗？

 

　　答：我记得我5岁时就开始看我父亲的书。他有一个非常大的图书馆。在大萧条期间，当我们不得不搬到小一点公寓住时，他不得不舍弃它们，大约只保留了50本书。其中之一是关于希腊语和拉丁语是怎么形成英语中的某些词的。这非常让人激动。从那时起便开启了我对词源学的兴趣。

 

　　我的数学一直很好。我喜欢数学，喜欢学习它、使用它。我也喜欢历史，尤其是考古学和语言学。我经常和我哥哥一起谈论考古学和词源学，尽管他当时没有从事过与之相关的工作，但是他非常聪明，在我3岁时就开始教我认字了。

 

　　问：当你在大学时，兴趣是在考古学、自然历史以及语言学上；但是你父亲却希望你当一名工程师。

 

　　答：我说，我宁可受穷或者死也不愿意当工程师，因为我不擅长那些。如果让我设计什么，肯定会出问题。记得我在耶鲁接受过一次能力测试，当测试结果出来后，测试顾问说：“你可以做许多其他的事情，除了工程师。”

 

　　问：那么，后来你是怎样选择物理学的？

 

　　答：在我父亲放弃让我当工程师的想法之后，他说：“我们妥协一下，你去学物理怎么样？广义相对论、量子力学，你会喜欢它的。”当时我想可以去试一下父亲的建议，我也不知道为什么？因为我从来没有听过他的建议。我父亲喜欢物理，他是爱因斯坦的崇拜者，尽管他从来没有真正弄懂广义相对论。我的观点是，你必须先轻视它，然后才能掌握它？

 

　　问：这是为什么？

 

　　答：如果你太景仰它，就会对它望而生畏，也就不会去学习它。我父亲就认为广义相对论非常难，要花上好几年的时间才能弄懂，而且世界上只有几个人真正懂它，等等。但是我在耶鲁的老师亨利·马吉诺(Henry Margenau)态度正好相反。他认为，只要学好数学，人人都可以懂相对论。

 

　　问：你认识历史上一些最伟大的物理学家。在你的心目中谁的地位最高？

 

　　答：我不会盲目崇拜别人，尤其是物理学家。费曼非常出色(1965年因其在粒子物理学中的贡献获得了诺贝尔奖)，但是并没有他自己认为的那么出色。他太自我，在奇闻轶事上花了太多精力；费米也非常杰出(他研发了第一个核反应装置)，但是他也有他的局限性，犯过错。在我从事的理论物理领域中，我还没有看到谁是不具有局限性的人。

 

　　问：回到那个年代，你觉得你周围的人特殊吗？

 

　　答：不觉得。我成长的时候觉得在我前面的人是特殊的。即便如此，我也认识他们中的大部分。由于某些原因我错过了认识薛定谔的机会，但是我和海森堡的关系确实不错，他也是量子力学的发现者之一。尽管他当时还不是很年长，但或多或少有些古怪。

 

　　问：怎么个怪法？

 

　　答：他有时候会不知所云，把一些胡扯的东西称为理论。他的目的是为了找到一个能包含所有粒子和力的统一理论。他思考着一个方程，但是这个方程丝毫没有实际意义，无解。泡利是个有趣的人，他不会像海森堡那样去触及一些至少在物理上是疯狂的事情，但最终他同意参加海森堡的计划。

 

　　我认识这些人时大部分都已经年长了，而并非是在他们年轻并且取得重要成就的时候。但是，我确实认识这些被人们崇拜的人。我不认为他们有多特殊。不过现在回头看，那个时候确实是一个令人激动的时代。

 

　　问：你和费曼在加州理工发生的故事非常著名。那是怎么回事？

 

　　答：在1933年的那段时间里，我们的办公室是紧挨着的。当我刚到加州理工的时候，我对费曼非常热情，他也被我吸引住了，但我总觉得他有点极端。和他一起工作我获得了很多快乐，他很风趣，也很聪明。

 

　　问：那么关于你们两个人之间的分歧呢？

 

　　答：我们一直都会争论。当我们曾经很友好时，我们会争论；后来我对他不是那么热情了，我们也争论。当时他做了一些非常好的工作――但并不非常艰深――对于了解质子和中子的结构非常重要。在那个工作中他提到了夸克、反夸克和胶子，不过他当时称它们为“部分子”。这个词一半来自拉丁语，一半来自希腊语。他说他不关心它们是什么，因为他为它们造了这个词。但是它们就是夸克、反夸克和胶子，他本来是可以这么说的。后来人们真正意识到了它们就是夸克，因此就有了后来的“夸克－部分子”模型。我们最终建立了一个理论――并不仅仅是我一个人，是大家合作的结果。我们建立了量子色动力学，这个词是我提出的。量子色动力学描述了夸克和胶子之间的相互作用，正是这种相互作用把夸克束缚在了一起。不过费曼不相信它。

 

　　问：费曼不相信这个理论是正确的？

 

　　答：是的。他有基于他的部分子的其他理论。几年之后他最终放弃了，因为他很聪明，意识到我们是正确的。但是他坚持，我不明白为什么他会这么做。部分子……

 

　　问：你是否觉得费曼成为这样一个名人有点奇怪？

 

　　答：费曼是一个特殊的例子，因为他是一个十分聪明、极端而又成功的科学家，但同时他也是个小丑。有时他甚至更像小丑而不是科学家。

 

　　问：但是你和费曼能就物理学进行非常深入的讨论。你们彼此非常契合，是吗？

 

　　答：有几年，后来我就开始厌烦他了。他总是太自我，每件事情都想证明他的聪明。因此，如果在讨论中我们得到了一些有趣的结果，他的解释就是“你看，还是我聪明。”这很恼人，因此几年之后我就不愿和他在一起工作了。

 

　　问：对于费曼、爱因斯坦或者其他的传奇性物理学家，你认为他们是天才吗？

 

　　答：爱因斯坦十分特殊，他创造了广义相对论。即使在今天或者34年前做出这样的工作都是非常令人震惊的，是非常非常杰出的成就。但他却是在1915年做的，这就让人难以置信了。

 

　　问：当你在普林斯顿高等研究院时，爱因斯坦也在那里。尽管那时他已接近生命的最后时刻，你有没有从他身上学到些什么？

 

　　答：应该是可以的。我可以和他的秘书预约，然后和他见面问一些问题。但是我发现，他不相信量子力学，不了解我们所研究的粒子。如果我向他展示我所做的研究，他不会有任何反应；而如果他告诉我他正在做的东西，我也不会相信。因此我什么也没做。

 

　　问：你现在在做些什么？

 

　　答：和来自全世界的其他一些人一起，我们正在寻求另一种描述熵的数学方法，这对于描述诸如金融市场或者社会相互作用这样的不同环境而言将会是有益的。它也许最后会变成一个非常灵活的工具。这也正是我们所希望的，当然也有人认为它根本就没用。